海水變氫能!中國技術突破,沿海城市用能難題迎刃而解?

2026年04月14日21:25:17 科學 1377

4月9日,《自然綜述:清潔技術》發布了四川大學/深圳大學謝和平院士團隊一篇論文,介紹了我國科研團隊在直接電解海水制氫上的全路徑。

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早在上世紀70年代,科學家就提出了電解海水制氫的構想,但一直到2022年,該技術才被我國謝和平院士突破,之後我國就一直處於該技術領先地位。在中國工程院發布的《2025全球工程前沿》中,謝和平院士開創的「直接電解海水制氫的催化劑與隔膜研究」也位列其中。

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中國工程院《2025全球工程前沿》

電解海水制氫的優勢非常明顯,就是有近乎無限的資源。傳統電解水制氫依賴高純度淡水,而電解水制氫的能量來源一般也是光伏之類的新能源,但在新疆、內蒙這些光照資源豐富的地區,淡水資源本身就很短缺,用制氫來為光伏做儲能調峰就顯得捉襟見肘。而用電、用氫大戶往往還不是新疆、內蒙這些地方,而是經濟發達的沿海地區,哪怕用新疆、內蒙珍貴的淡水資源電解出了氫氣,要把氫氣運到需求量大的沿海地區又是額外的成本。

電解海水制氫就不一樣了,能量來源上它可以搭配海上風能,而市場上又靠近沿海發達地區,完全可以海上風電原位電解海水制氫,然後一根管子通向沿海發達城市,可謂一舉多得、經濟高效。當然電解海水制氫的問題也很明顯,就是海水成分複雜,氯離子腐蝕、鈣鎂離子沉積都會影響催化劑、隔膜、電解槽壽命。所以電解海水制氫這個工程前沿,主要研究的是抗腐蝕催化劑設計,高選擇性隔膜材料這些領域。

在這方面率先取得突破的是我國謝和平院士,2022年發布了一種基於防水透氣膜的電解槽,在250毫安每平方厘米電流下穩定運行了3200小時,向直接電解海水制氫邁出了重要一步。截至2025年,直接電解海水制氫上排名最靠前的是我國,緊跟其後的澳大利亞、加拿大、英國、以色列、新加坡。其中澳大利亞、加拿大、英國這三個國家是相互合作的,而它們又各自與中國合作;新加坡、以色列也與中國合作。所以直接電解海水制氫,中國技術有多領先,由此可見一斑。

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中國工程院《2025全球工程前沿》

需要注意的是,這裡面沒有美國的事兒,美國能源可能還沉溺在Old Money 對石油的執念上。

在研究機構上,中科院遙遙領先,然後是清華大學。而前十機構里,還有中國地質大學、華中科大、同濟大學等單位,總計佔了前十的半壁江山。並且合作關係上,中科院是絕對C位,所有機構都跟中科院有聯繫。所以直接電解海水制氫這個賽道將來一定是中國的天下,只不過公司上可能是一些現在還不存在的創業公司,它們很可能是中科院、清華這些機構孵化的。

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中國工程院《2025全球工程前沿》

不過直接電解海水制氫的商業化應用可能要到2028年以後,從技術周期上來看,這個技術還處在萌芽期的初期,除了研究人員和工程院,也就是我這樣的閑散人員在關注,連大眾媒體炒作的階段都還沒到。

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黃穎,張慧,葉冬梅,袁佳.基於Gartner曲線的顛覆性技術生命周期模型構建研究——以新一代人工智慧技術為例[J]

據測算,到2060年,我國氫氣年需求量將達到1.3億噸,如果用淡水電解制氫的話,每年需要消耗淡水11.7億噸。西湖水量差不多1400萬噸,11.7億噸相當於84個西湖。也就是到2060年,中國如果電解淡水制氫,一年就要電解掉84個西湖,所以海水制氫是必由之路。

2023年,謝和平院士與東方電氣合作,打造了全球首個依託海上風電原位電解海水制氫中試項目,連續穩定運行240小時,驗證了技術的可靠性。這次海實還獲得了電解海水制氫的成本,一公斤11.2~16.8元,高於煤制灰氫,但低於天然氣藍氫,考慮到碳中和目標的話,已經具備經濟價值。2025年8月31日,國家電投也加入進來,形成深圳大學、四川大學兩所高校,東方電氣、國家電投兩大集團合作的局面。

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直接電解海水制氫正在穩步推進,而我國已經走在了前列!

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